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[工仪]原创电路,简易电池内阻及小电阻测试电路 [复制链接]

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离线kaixi_ants
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2018-05-25
好久没在数码之家发原创帖了。

0,背景
最近买了几个动力电池,想测下电池内阻,但没有工具,就找了几个电路准备自己diy。
最后感觉这个原创电路比较简单有效 http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2275811&page=1
但分析发现,这个电路其实还有很大的改进空间,于是有了本文。

1,原理介绍
1.1 参考电路原理,直流测量法,利用振荡器和100ma恒流源在被测电阻上产生压降,将此压降通过mos管和电容保持住,最后用万用表毫伏档测量保持的平均电压,除以恒流电流0.1A(即乘以10),即可获得被测电阻大小。
电路的优点,无需外部电源,电路简单易行。但分析了下,还是存在几个改进点。

1.2 参考电路改进方向1,平均电流大50mA,测小电阻会发热,测小容量电池消耗大,可以考虑调整导通脉宽,将电路平均电路调整到10mA以下

1.3 参考电路改进方向2,分立元件还是比较多,无需用两个mos管保持电压,电路可以简化

1.4 参考电路改进方向3,电路可以改造为同时支持小电阻测量和电池内阻测量的电路


2,新电路设计

2.1 改进思路。
利用1块4运放IC LM324即可实现可调脉宽的震荡器和恒流源,使用一路mos和电容保持测电阻上产生的压降,直接对地测量平均电压即可。
lm324的短路电流是恒流的,35毫安左右,3路并联即可获得约100mA的恒流源(这个是在实际测试中发现的,我开始是用标准三极管运放反馈做的恒流源,结果发现这个更简单),不需要正好100mA,因为测试点电压并非直流,而是脉冲,可以调整脉宽,校准测量电压的平均值。


2.2 原理图
下面的电路中的参数都无需那么精确,最后是靠校准来实现精度的。
但要保证振荡器的频率不要太高,最好100Hz以下,否则电容对波形影响大,影响精度和稳定性。
另外一定要做一个四线测试夹,否则怎么都测不准的。


点击可看大图
如果想电路仿真的可下载附件:
TINA(软件请自己百度)的仿真电路文件



2.3 校表原理
(被测电阻6欧姆时)测试点电压波形图如下


这个是仿真波形,通过调整电位器,使脉宽变化,平均电压也会发生变化。
用该电路去测量一个已知阻值的小电阻,调整电位器,使输出平均电压=已知阻值/10,即可完成校表。
如果你的万用表精度可以到0.1mV,此电路精度可以达到1m欧姆。

另外启动测试前,应先将四线测试夹短接,并稳定10秒以上,输出平均电压应逐步下降并稳定,最终接近0.1mV,说明整个电路良好,且四线测试夹误差小。


为了保证稳定输出,每次电阻和内阻测试,都应该在10秒以上,电压表不再变化为止。

3,DIY材料详细清单
四线测试夹:
两个鳄鱼夹,两条两股的导线10-30cm

恒流源:
3/4 个 LM324 ,1个1-10欧姆的1/8瓦电阻

振荡器:

1/4 个 LM324 ,2个50K-200K欧姆的电阻,功耗不限,1个10K-100K的电位器,1个20nF-100nF的电容
最终要使振荡频率可以稳定在10-100hZ,正脉冲占空比在5%-20%之间。

电压转换器:
1个NMOS,内阻越小越好,45N03什么的基本都可以。
1个3-22uF的电容,不要太大的,电解和贴片都可以。

其他:
小塑料盒子1个
可装入盒子的小锂电池一块(如果只测电池内阻,不测小电阻,可以不要)
中等接线柱2个(分别接地,接测试点,用于测量电压)
小接线柱1个(接内部小锂电池正极,用于充电。如果没有电池,就不要)



4,实际效果

由于元件很少,直接在LM324上搭焊即可,无需什么电路板。
外观效果什么的,请看二楼。

5,总结优点
5.1 电流耗电小,10mA以下,可测试很小功率的电阻
5.2 测量电压范围宽,可测量0-5节串联锂电池内阻
5.3 电路比较简单,元件少,内部无需高精度元件,成本低,元件参数冗余度大,电路初学者也容易DIY
5.4 精度可控。即使没有一个高精度的参考电阻,也可以获得一个精确的相对值。





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